Simposium Nasional RAPI XII - 2013 FT UMS
ISSN 1412-9612
KETAHANAN ASPHALT CONCRETE WEARING COURSE GRADASI HALUS TERHADAP TERJADINYA JEJAK RODA KENDARAAN PADA BERBAGAI TEMPERATUR DAN KEPADATAN Sri Widodo
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura 57102 Telp 0271 717417 E-mail :
[email protected]
Abstrak Salah satu jenis kerusakan pada jalan raya adalah terjadinya jejak roda. Jejak roda terjadi sebagai akibat melintasnya roda kendaraan dengan lintasan yang sama pada perkerasan jalan raya. Jejak roda terjadi karena bahan perkerasan jalan aspal menjadi lelah setelah dilewati roda kendaraan secara berulang ulang. Penelitian dilakukan yang mengukur kemampuan lapisan Asphalt Concrete Wearing Course dalam menahan jejak roda pada berbagai kepadatan temperatur. Penelitian dilakukan dengan menggunakan alat Wheel Tracking yang dapat mengukur kedalaman jejak roda yang terjadi akibat beban roda yang berulang kali melintas di atas bahan campuran aspal. Roda alat Wheel Tracking memiliki ban karet dengan lebar 5 cm tekanan roda sebesar 6,5 kg/cm2. Roda Wheel Tracking berjalan dengan kecepatan 42 lintasan per menit. Pengujian dilaksanakan selama 1 jam dan pengamatan jejak roda dilakukan pada lintasan ke 42, 210, 420, 630, 1260, 1890, dan 2520. Kemampuan lapis perkerasan beton aspal menahan jejak roda dinyatakan dengan stabilitas dinamis (SD) yang menyatakan jumlah lintasan yang diperlukan untuk membuat jejak roda sedalam 1 mm. Benda uji berupa plat dengan ukuran panjang dan lebar masing-masing 30 cm dan tebal 5 cm. Benda uji terdiri dari 3 macam kepadatan yang besarnya secara berturut-turut adalah 2,293 gr/cm3, 2,200 gr/cm3, dan 2,084 gr/cm3. Benda-benda uji tersebut selanjutnya diuji Wheel Tracking pada temperatur 30oC, 45oC, dan 60oC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin padat campuran ACWC kemampuannya menahan jejak roda kendaraan semakin baik. Semakin tinggi temperatur campuran ACWC kemampuannya menahan jejak roda semakin menurun. Semakin tinggi temperatur, kepadatan tidak begitu berpengaruh terhadap kemampuannya menahan jejak roda. Kata-kata kunci : beton aspal; jejak roda; kepadatan; temperatur Pendahuluan Prasarana jaringan jalan merupakan kebutuhan pokok bagi pelayanan distribusi perdagangan dan industri. Jaringan jalan juga merupakan perekat bagi keutuhan bangsa dan negara dalam aspek sosial, budaya, ekonomi, politik dan keamanan. Dengan demikian keberadaan jaringan jalan yang andal dan dapat menjangkau seluruh wilayah Indonesia merupakan kebutuhan primer yang harus terus diupayakan keberadaannya. Fungsi jaringan jalan sebagai salah satu komponen transportasi menduduki posisi yang sangat penting dalam mendukung kegiatan transportasi secara keseluruhan yang ada di Indonesia saat ini. Pada saat ini seluruh panjang jalan di Indonesia adalah sekitar 355.856 km yang terdiri dari jalan Nasional 34.629 km, jalan Provinsi 50.044 km, jalan Kabupaten 245.253 km, jalan Kota 23.469 km, dan jalan lainnya 773 km. Kondisi jalan tersebut tidak seluruhnya dalam kondisi baik. Jalan Nasional yang dalam kondisi baik hanya sekitar 52,2 %, sedangkan jalan Kota dan Kabupaten yang kondisinya baik hanya sekitar 22,48 % (Ditjen Bina Marga , 2010). Melihat kondisi jalan tersebut di atas maka akan sangat berat bagi Bina Marga selaku pengelola jalan di Indonesia untuk memperbaiki kondisi jalan supaya tetap dalam kondisi baik. Dengan rata-rata biaya preservasi jalan sebesar 0,3 Milyar/Km, maka biaya preservasi jalan akan memakan biaya yang sangat besar. Dengan demikian untuk mengurangi kerusakan jalan masih diperlukan inovasi teknologi di bidang perkerasan jalan yang lebih kuat dalam menahan beban lalulintas dan gangguan cuaca. Struktur pekerasan jalan aspal yang jenuh air akan mudah rusak saat menerima beban kendaraan. Kerusakan terjadi karena terjadi proses pumping yang melepaskan ikatan antara agregat dan air saat perkerasan jenuh menerima beban kendaraan yang terjadi berulang-ulang (Kandhal dan Rickards, 2001). Kandungan air dalam agregat saat proses pencampuran aspal panas akan menurunkan modulus resiliennya dan menurunkan
S-45
Simposium Nasional RAPI XII - 2013 FT UMS
ISSN 1412-9612
kemampuannya menahan deformasi (Kim dkk., 1985). Besarnya rongga pada perkerasan aspal akan menyebabkan penurunan penetrasi aspal karena terjadinya oksidasi dan polimerisasi pada aspal yang berada di dalam struktur perkerasan sehingga jalan akan mengalami kerusakan dini (Suroso, 2008). Temperatur lebih berpengaruh terhadap kinerja perkerasan dibandingkan dengan beban yang bekerja pada struktur perkerasan ( Lu dkk., 2009). Proses pemanasan pada saat pencampuran akan menyebabkan penuaan jangka pendek pada aspal, sedangkan pemanasan oleh matahari saat masa pelayanan jalan menyebabkan terjadinya proses penuaan jangka panjang (Kliewer dkk., 1995). Penggunaan agregat di atas kurva Fuller pada campuran aspal menghasilkan ketahanan terhadap rutting yang lebih baik dibanding dengan yang menggunakan agregat di bawah kurva Fuller ( Utama, 2005). Tebal penyelimutan pada agregat antara 9,5 (Sengoz dan Agar, 2006). Penggunaan filler abu batu dan 1% kapur pada campuran beton aspal dapat meningkatkan ketahanannya terhadap rutting dan stripping pada permukaan jalan (Kerh dkk., 2005). Menurut Kim dkk. (1985), kandungan air pada agregat pada campuran aspal panas akan menurunkan modulus resiliennya. Penurunan modulus resilien cenderung menambah umur kelelahan, tetapi mengurangi ketahanannya terhadap deformasi. Penambahan karet sampai 3 % pada campuran beton aspal juga menurunkan modulus resilien dan kuat tariknya, tetapi menambah ketahanannya terhadap penuaan aspal (Xiao dan Amirkhanian, 2008). Penambahan low density polyethylene (LDPE) sebesar 6 % pada campuran Split Mastic Asphalt akan meningkatkan modulus kekakuannya, tetapi regangannya menurun (Hadidy dan Qiu, 2009). Penambahan aditif Fixonite antara 5% hingga 15% dalam beton aspal yang dipadatkan pada suhu 110oC hingga 130oC dapat meningkatkan nilai stabilitas dinamis dan menurunkan laju deformasi (Diana, 2005). Salah satu jenis kerusakan pada jalan raya yang sering terjadi adalah timbulnya jejak roda. Jejak roda terjadi sebagai akibat melintasnya roda kendaraan dengan lintasan yang sama pada perkerasan jalan raya. Jejak roda terjadi karena bahan perkerasan jalan aspal menjadi lelah setelah dilewati roda kendaraan secara berulang ulang. Pada saat kondisinya lelah, perkerasan jalan aspal stabilitasnya menurun sehingga terjadi perubahan bentuk berupa jejak roda. Pada penelitian-penelitian yang pernah ada faktor kepadatan beton aspal dan temperatur campuran aspal belum dimasukkan sebagai parameter pada penelitian. Penelitian dilakukan terhadap Asphalt Concrete Wearing Corse (ACWC) gradasi halus dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh kepadatan dan temperatur terhadap kemampuan ACWC menahan terjadinya kerusakan jejak roda. Temperatur dimasukkan sebagai parameter dalam penelitian, karena di Indonesia rentang temperatur perkerasan jalan cukup besar yaitu antara 25oC sampai 60oC. Metode Penelitian Penelitian dilakukan di laboratorium dengan menggunakan alat Wheel Tracking seperti terlihat pada Gambar 1. Roda Wheel Tracking berjalan dengan kecepatan 42 lintasan per menit. Roda Wheel Tracking memiliki ban karet dengan lebar 5 cm tekanan roda sebesar 6,5 kg/cm2 . Pengujian dilaksanakan selama 1 jam, sehingga total lintasan adalah 2520. Alat ini dilengkapi dengan komputer yang dapat memberikan laporan keterkaitan antara jumlah lintasan dan kedalaman jejak roda. Komputer mencetak jumlah lintasan dan jejak roda pada menit ke 1, 5, 10, 15, 30, 45, dan 60. Kemampuan lapis perkerasan beton aspal menahan jejak roda dinyatakan dengan stabilitas dinamis (SD) yang menyatakan jumlah lintasan yang diperlukan untuk membuat jejak roda sedalam 1 mm. Stabilitas dinamis dihitung dengan rumus sebagai berikut :
SD
( L 60 - L 45 ) ( d 60 - d 45 )
dengan : SD = Stabilitas dinamis L60 = Jumlah lintasan pada menit ke 60 L45 = Jumlah lintasan pada menit ke 60 D60 = Kedalaman jejak roda pada menit ke 60 D45 = Kedalaman jejak roda pada menit ke 45
S-46
(1)
Simposium Nasional RAPI XII - 2013 FT UMS
ISSN 1412-9612
Gambar 1. Alat Wheel Tracking Test Benda uji berupa plat beton aspal dengan ukuran panjang dan lebar masing-masing 30 cm dan tebal 5 cm. Beton aspal yang digunakan sebagai benda uji adalah Asphalt Concrete Wearing Course (ACWC) gradasi halus dengan kadar aspal 6,7 %. Campuran agregat ACWC mempunyai gradasi seprti pada Tabel 1, sedangkan karakteristik campuran ACWC seperti ditunjukkan pada Tabel 2. Aspal yang digunakan sebagai bahan perekat adalah aspal semen dengan penetrasi 60/70. Benda uji dibuat dengan 3 macam kepadatan yang besarnya secara berturut-turut adalah 2,293 gr/cm3, 2,200 gr/cm3, dan 2,084 gr/cm3. Benda-benda uji tersebut selanjutnya diuji Wheel Tracking pada temperatur 30oC, 45oC, dan 60oC. Pengujian ACWC pada berbagai macam kepadatan adalah sebagai representatif bervariasinya kepadatan lapisan beton aspal yang ada di lapangan. Bervariasinya kepadatan lapisan beton aspal dapat berasal dari bervariasinya karakteristik beton aspal dalam menerima tenaga pemadatan saat pelaksanaan pekerjaan. Bervariasinya kepadatan beton aspal juga dapat berasal dari tidak meratanya distribusi beban roda kendaraan yang bekerja di atas perkerasan jalan. Hal ini juga akan mengakibatkan bervariasinya tambahan kepadatan lapisan beton aspal setelah beberapa lama jalan tersebut dioperasikan. Temperatur-temperatur ini sebagai representatif temperatur perkerasan jalan yang ada di Indonesia pada saat siang hari. Temperatur 60oC merupakan representatif temperatur perkerasan pada tengah hari sedangkan temperatur 30oC merupakan representatif temperatur perkerasan pada pagi dan sore hari. Temperatur 45oC sebagai representatif perkerasan antara pagi dan siang hari serta siang dan sore hari. Campuran ACWC mempunyai gradasi seperti pada Tabel 1 dan Karakteristik seperti pada Tabel 2. Ukuran (mm) % berat yang lolos Persyaratan % berat yang lolos
19 100 100
Tabel 1. Gradasi Agregat Campuran ACWC 12,5 9,5 4,75 2,36 1,18 0,6 95,0 81,0 61,5 46,1 35,8 26,6 90725439,131,623,1100 90 69 53 40 30 Sumber : Direktorat Jenderal Bina Marga, 2010
0,3 18,8 15,522
0,150 12,0 9-15
0,075 7,0 4-10
Tabel 2. Karakteristik Campuran ACWC Gradasi Halus Karakteristik Campuran ACWC Rongga dalam campuran (%) Rongga dalam Agregat (%)
Nilai 4,3 19
Rongga Terisi Aspal (%) 78 Stabilitas Marshall (kg) 2.000 Kelelehan (mm) 3,4 Marshall Quotient (kg/mm) 580 Sumber : Direktorat Jenderal Bina Marga, 2010
Ketentuan 3,5 - 5 > 15 > 65 > 800 >3 > 250
Hasil Penelitian Dan Pembahasan Hasil pengujian Wheel Tracking terhadap benda uji ACWC gradasi halus pada berbagai macam kepadatan dan temperatur seperti tersaji dalam Tabel 3. Sedangkan pengaruh kepadatan dan temperatur ACWC terhadap kemampuannya menahan jejak roda dapat dilihat pada Gambar 2.
S-47
Simposium Nasional RAPI XII - 2013 FT UMS
ISSN 1412-9612
Tabel 3. Hasil Pengujian Wheel Tracking terhadap ACWC N o. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
M a te ria l A C W C H a sil P e gu jia n K e p a d a ta n T e m p e ra tu r S ta b ilita s D in a m is o (lin ta sa n /m m ) (gr/c m 3 ) C 3 9 1 ,3 6 0 2 ,2 9 3 2 9 0 ,3 60 2 ,2 0 0 60 2 5 2 ,0 2 ,0 8 4 1 .9 0 9 ,0 45 2 ,2 9 3 45 1 .2 3 5 ,3 2 ,2 0 0 6 3 0 ,0 45 2 ,0 8 4 3 .1 5 0 ,0 30 2 ,2 9 3 30 2 .1 0 0 ,0 2 ,2 0 0 1 .3 1 2 ,5 30 2 ,0 8 4
3.500 Temperatur 60oC
Stabilitas Dinamis (lintasan/mm)
3.000
y = 8714,4x - 16917 R2 = 0,9784
Temperatur 45oC Temperatur 30oC
2.500
y = 6086,2x - 12085 R2 = 0,9908
2.000 1.500 1.000
y = 652,96x - 1120,3 R2 = 0,9015
500 0 2,050
2,100
2,150
2,200
2,250
2,300
2,350
Kepadatan (gr/cm 3)
Gambar 2. Pengaruh Kepadatan dan Temperatur terhadap Stabilitas Dinamis ACWC Dari Gambar 2 terlihat bahwa semakin padat lapisan beton aspal ACWC kemampuannya menahan jejak roda semakin baik. Sebaliknya semakin tinggi temperatur lapisan beton aspal ACWC, ketahanannya menahan terjadinya jejak roda semakin lemah. Dari Gambar 2 juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi temperatur benda uji, kepadatan semakin tidak berpengaruh terhadap ketahanannya menahan jejak roda. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Semakin padat campuran ACWC kemampuannya menahan jejak roda kendaraan semakin baik. 2. Semakin tinggi temperatur campuran ACWC kemampuannya menahan jejak roda semakin menurun. 3. Semakin tinggi temperatur campuran ACWC, kepadatan tidak begitu berpengaruh terhadap kemampuannya menahan jejak roda Saran Saran penelitian-penelitian lebih lanjut antara lain sebagai berikut : 1. Model hubungan gradasi agregat terhadap kemampuan lapisan beton aspal yang diperkuat dengan geogrid dalam menahan terjadinya jejak roda. 2. Peran berbagai jenis geogrid dalam memperkuat berbagai macam lapisan beton aspal. 3. Pengaruh lapis perekat terhadap stabilitas dinamis lapisan beton aspal yang diperkuat dengan geogrid. Daftar Pustaka Diana, I.W, (2005), “Pengaruh Penambahan Fixonite dan Suhu Pemadatan Terhadap Unjuk Kerja Campuran Beton Aspal”. Jurnal Transportasi Vol.5, No.1, pp 73-86, Forum Studi Transportasi Antar Perguruan Tinggi, Bandung Direktorat Jenderal Bina Marga, (2010), Rencana Strategis Bina Marga 2010-2014. Yayasan Penerbit PU, Jakarta.
S-48
Simposium Nasional RAPI XII - 2013 FT UMS
ISSN 1412-9612
Direktorat Jenderal Bina Marga, (2010a), Spesifikasi Umum Bidang Jalan dan Jembatan Divisi 6 Perkerasan Beraspal. Pusat Litbang Jalan dan Jembatan Badan Penelitian dan Pengembangan, Bandung. Hadidy, A.I.A and Qiu, T.Y., (2009), “Effect of Polyethylene on Life of Flexible Pavements “. Construction and Building Materials Vol.23, pp 1456–1464, Elsevier , Miamisburg United States Kandhal, P.S. and Rickards, I.J., (2001),” Premature Failure of Asphalt Overlays From Stripping : Case Histories”. National Center for Asphalt Technology of Auburn University, Report 01-01, Alabama. Kerh,T., Wang, Y.M., Lin, Y., (2005), ”Experimental Evaluation of Anti-stripping Additives Mixing in Road Surface Pavement Materials”. American Journal of Applied Sciences Vol. 10, No. 2, pp1427-1433 Kim, O.K., Bell, C. A., and Hicks, R. G., (1985), "The Effect of Moisture on the Performance of Asphalt Mixtures". Water Damage of AsphaltPavements: Its Effect and Prevention, ASTM STP 899, edited by B.E. Ruth, pp. 5172, American Society for Testing and Materials, Philadelphia Kliewer, J. E., Bell, C. A., and Sosnovske, D. A., (1995), "Investigation of the Relationship Between Field Performance and Laboratory Aging Properties of Asphalt Mixtures". Engineering Properties of Asphalt Mixtures and the Relationship to their Performance, ASTM STP 1265, edited by Gerald A. Huber and Dale S. Decker, pp.3-20, American Society for Testing and Materials, Philadelphia Lu,Y., P.J. Wright, P.J., Zhou, Y., (2009), “Effect of Temperature and Temperature Gradient on Asphalt Pavement Response’. Road & Transport Research, Vol 18 No.1 pp 19-30, School of Civil Engineering Southwest Jiaotong University Chengdu, 610031, P.R. China Sengoz, B., Agar, E., (2006), “Effect of Asphalt Film Thickness on the Moisture Sensitivity Characteristics of HotMix Asphalt”. Building and Environment Vol.42 No.1 pp 3621–3628, Elsevier Ltd. Suroso, T.W., (2008), “Faktor-Faktor Penyebab Kerusakan Dini Pada Perkerasan Jalan”. Jurnal Jalan dan Jembatan Vol. 25 No.3, Bandung. Utama, D., (2005), “Pengaruh Gradasi Agregat Terhadap Kedalaman Alur Roda Pada Campuran Beton Aspal Panas”. Jurnal Transportasi Vol.5, No.1, pp 87-98, Forum Studi Transportasi Antar Perguruan Tinggi, Bandung Xiao, F. and Amirkhanian, S.N., (2008), “Resilient Modulus Behavior of Rubberized Asphalt Concrete Mixtures Containing Reclaimed Asphalt Pavement”. Road Materials and Pavement Design, Vol. 9, No. 4, pp 633 – 649, Lavoisier, Paris
S-49
